STUDI KONSUMSI ENERGI LISTRIK MOTOR INDUKSI SATU FASA PENGGERAK POMPA AIR
PADA PENGISIAN TANDON SECARA BERTINGKAT Radityo Kusumo A
L2F 002 603 Jurusan Elektro Fakultas Teknik Universitas Diponegoro Semarang
Abstrak
Salah satu aplikasi motor induksi adalah sebagai pompa yang dapat digunakan untuk mengalirkan fluida. Dalam industri, sering dibutuhkan suatu sistem untuk mengatur beberapa pompa yang bekerja secara simultan atau sekuensial sehingga durasi
operasi dan dan daya total sistem akan mempengaruhi energi yang dibutuhkan. Pada Tugas Akhir ini dibuat suatu plant pengisian tandon air secara bertingkat yang terdiri dari tiga buah motor pompa dan
empat buah tandon air dengan kapasitas yang berbeda. Plant ini digunakan untuk mencari metode dan skema operasi yang paling efisien dari tiga motor pompa air yang disusun bertingkat dan diatur oleh PLC OMRON CPM1A ditinjau dari segi daya motor
pompa, durasi operasi dan konsumsi energi listrik. Dari hasil pengujian didapatkan bahwa proses pengisian tandon 2 sangat mempengaruhi energi dan durasi operasi.
Pengukuran menunjukkan bahwa metode 1 merupakan metode yang paling efisien bila dibandingkan dengan kedua metode yang lain. Secara lebih spesifik lagi, skema operasi yang paling efisien pada metode satu adalah skema operasi 1 hingga 8. Perbedaan
konsumsi energi antara skema-skema operasi dalam suatu metode dipengaruhi oleh durasi dan urutan operasi Kata Kunci
: motor pompa, metode, skema operasi, efisien, PLC
I. PENDAHULUAN
1. 1 Latar
Belakang
Salah satu aplikasi motor induksi adalah sebagai pompa yang dapat digunakan untuk mengalirkan air atau
fluida lain baik bersifat encer atau kental Dalam industri, sering dibutuhkan suatu sistem
untuk mengatur komposisi bahan baku terutama yang bersifat cair untuk menghasilkan suatu produk. Sistem ini
tentu akan mempertimbangkan kapan pompa untuk tiap bahan bekerja, baik secara simultan atau sekuensial dan
kombinasi variasi lain yang tentunya berakibat pada durasi operasi pompa dan total konsumsi energi yang
bervariasi.
Karena alasan tersebut maka perlu diketahui hubungan antara waktu operasi dengan konsumsi energi
sehingga didapatkan titik temu yang paling tepat diantara keduanya.
1. 2 Tujuan
Tujuan yang hendak dicapai dalam tugas akhir ini adalah mencari metode dan skema operasi yang paling
efisien dari beberapa pompa air yang disusun bertingkat tiga dan diatur oleh PLC OMRON CPM1A ditinjau dari
segi daya motor pompa, durasi operasi dan konsumsi energi listrik.
1. 3 Pembatasan
Masalah
Agar penyusunan Tugas Akhir tidak menyimpang dari pokok permasalahan maka Tugas Akhir ini hanya
akan membahas masalah-masalah sebagai berikut : • Plant yang diuji adalah plant pengisian tandon air
secara bertingkat yang terdiri dari empat tandon air dan tiga pompa air.
• Pompa air yang digunakan adalah pompa sentrifugal yang diputar oleh motor induksi satu
fasa jenis sangkar tupai.
• Aksi pengontrolan untuk motor adalah On-Off. • Jenis pompa air dan karakteristik sistem instalasi
pipa tidak akan dibahas secara detail. • Plant dikendalikan dengan PLC OMRON CPM1A.
II. DASAR TEORI
2. 1
Motor Induksi
Motor induksi memiliki dua komponen dasar yaitu Stator dan Rotor yang dipisahkan oleh celah udara
yang sempit. Tipe dari motor induksi berdasarkan lilitan pada rotornya dibagi menjadi dua macam yaitu rotor
sangkar dan rotor belit.
Gambar 2.1 Motor induksi jenis rotor sangkar
2. 1.1 Motor Induksi Satu Fasa
Apabila suplai satu fasa dimasukkan ke stator yang terdiri kumparan satu fasa saja maka tidak
menimbulkan medan putar. Oleh karena itu pada saat jalan mula motor ini harus start dengan alat bantu, antara
lain menggunakan kumparan starting, tahanan atau
kapasitor. Dengan penambahan alat bantu seperti kapasitor maka akan didapatkan beda fasa 90
antara kumparan utama dan kumparan bantu.
2. 1.2
Motor Kapasitor
Motor asut kapasitor capasitor start meng- gunakan kapasitor yang dipasang secara seri dengan
lilitan tambahan, seperti pada gambar 2.2. Lilitan tambahan diputuskan hubungannya setelah motor mulai
hidup.
+ -
V
Lilitan tambahan I
m
I
a
C
Lili tan ut
a m
a Penyambung arus
Gambar 2.2 Rangkaian motor asut kapasitor
Pada motor kapasitor terpisah tetap, kapasitor dan lilitan tambahan tidak diputuskan setelah motor hidup.
Penggunaan kapasitor pada saat motor beroperasi dapat memperbaiki faktor daya
.
1
2. 1.3 Daya Untuk Beban Cairan
Bila suatu beban cairan dinaikkan secara kontinu dari tingkat yang lebih rendah ke tingkat lebih tinggi
dengan motor pompa, maka daya yang diperlukan adalah
η 100
102 1000
× ×
= QH
K P
m
................. 1 Dengan: P
m
: daya motor kW Q
: debit
m
3
detik H
: head total pompa m
η : efisiensi
K :
koefisien kesalahan
2. 2 Motor
Pompa
Motor pompa terdiri dari dua komponen pokok, yaitu pompa mekanis, biasanya tipe sentrifugal dan
motor listrik biasanya tipe motor induksi. 2.
2.1 Pompa Sentrifugal
Pompa sentrifugal adalah salah satu tipe pompa yang memanfaatkan energi kecepatan yang kemudian
diubah menjadi energi tekanan sehingga dapat menggerakkan fluida cair dari lokasi sumber menuju
lokasi target dengan menggunakan impeler.
Gambar 2.4 Pompa sentrifugal
2. 2.2 Kecepatan
Spesifik Pompa
Kecepatan spesifik pompa adalah parameter yang digunakan untuk menyatakan jenis pompa berdasarkan
putaran motor, head dan debit yang dapat dilayani oleh pompa tersebut.
4 3
2 1
H Q
n n
s
=
.......................................... 2 Dengan: n
s
: kecepatan spesifik rpm n
: putaran pompa rpm
2. 2.3 Head
Total Pompa
Head total pompa yang harus disediakan untuk mengalirkan jumlah air seperti direncanakan, dapat
ditentukan dari kondisi instalasi yang akan dilayani oleh pompa.
g v
h h
h H
d l
p a
2
2
+ +
Δ +
=
................... 3 Dengan: h
a
: head statis pompa m ∆h
p
: perbedaan head tekanan yang be-kerja di kedua permukaan air m
h
l
: berbagai kerugian head di pipa, katup, belokan, sambungan m
g v
2
2
: head kecepatan keluar m g
: percepatan gravitasi 9,8 ms
2
2. 3
Operasi Otomatis Motor Pompa
Operasi otomatis motor pompa dapat dilakukan dengan bantuan sensor elektronika sederhana yang terdiri
dari penyearah, transistor dan rele. 2.
3.1 Penyearah Gelombang
Penuh
Penyearah digunakan untuk mengubah tegangan bolak-balik menjadi tegangan searah.
Gambar 2.5 Penyearah Gelombang Penuh
2. 3.2 Transistor
Transistor merupakan salah satu jenis komponen aktif yang banyak digunakan, baik dalam rangkaian
analog maupun rangkaian digital. Komponen ini terbuat dari bahan semikonduktor yang merupakan dua
pertemuan antara jenis p dan jenis n.
= n
p p
b c
e b
c e
a =
p n
n b
c
e b
c e
b
Gambar 2.6 Transistor pnp dan npn
2. 4 PLC
Programmable Logic Controller
PLC atau biasa disebut PC Programmable Controller adalah suatu perangkat yang dapat dengan
mudah diprogram yang digunakan untuk mengontrol peralatan.
2. 4.1 Diagram Tangga
